練案7 第三章　第1講　牛頓三定律的理解

練案[7]第三章牛頓運(yùn)動(dòng)定律第1講牛頓三定律的理解一、選擇題(本題共12小題，1～8題為單選，9～12題為多選)1．為了緩解高三同學(xué)學(xué)習(xí)壓力，學(xué)校往往會(huì)在高考前夕進(jìn)行拔河競(jìng)賽，掛念同學(xué)釋放壓力，激情迎考，如圖所示。為了分析問(wèn)題的便利，我們把拔河競(jìng)賽簡(jiǎn)化為兩個(gè)人拔河，假如繩質(zhì)量不計(jì)，且保持水平，甲、乙兩人在“拔河”競(jìng)賽中甲獲勝，則下列說(shuō)法中正確的是(D)A．甲對(duì)乙的拉力大于乙對(duì)甲的拉力B．甲把乙加速拉過(guò)去時(shí)，甲對(duì)乙的拉力大于乙對(duì)甲的拉力C．只有當(dāng)甲把乙勻速拉過(guò)去時(shí)，甲對(duì)乙的拉力大小才等于乙對(duì)甲的拉力大小D．地面對(duì)甲的摩擦力大于地面對(duì)乙的摩擦力[解析]甲乙兩人在拔河競(jìng)賽中，甲拉乙的力與乙拉甲的力是作用力與反作用力的關(guān)系，它們肯定大小相等，方向相反，作用在同一條直線上，與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否勻速無(wú)關(guān)，甲方勝乙方敗，主要是由于地面對(duì)兩人的最大靜摩擦力不同造成的結(jié)果，最大靜摩擦力小的最先滑動(dòng)，也就先輸了競(jìng)賽，A、B、C錯(cuò)誤，D正確，故選D。2．(2022·陜西寶雞市高三月考)如圖所示，放置在水平面上密閉的容器里布滿了某種無(wú)色液體，在水平外力F的作用下向右做加速運(yùn)動(dòng)。設(shè)容器后面部分液體密度為ρ1，前面部分液體密度為ρ2，關(guān)于容器內(nèi)液體前后密度的大小比較，正確的是(C)A．ρ1＝ρ2 B．ρ1<ρ2C．ρ1>ρ2 D．ρ1、ρ2大小無(wú)法比較[解析]由于容器在水平外力F的作用下向右做加速運(yùn)動(dòng)，容器后面部分液體密度為ρ1，前面部分液體密度為ρ2，依據(jù)牛頓第肯定律可知，質(zhì)量大的物體慣性大，更不簡(jiǎn)潔轉(zhuǎn)變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故ρ1>ρ2，A、B、D錯(cuò)誤，C正確。3．(2022·重慶一中高三月考)高山滑雪是2022年北京冬奧會(huì)的重要競(jìng)賽項(xiàng)目，如圖所示為某高山滑雪運(yùn)動(dòng)員在傾斜賽道上高速下滑時(shí)的情景，以下說(shuō)法正確的是(B)A．賽道對(duì)運(yùn)動(dòng)員的彈力豎直向上B．運(yùn)動(dòng)員對(duì)賽道的摩擦力方向沿賽道斜向下C．賽道對(duì)運(yùn)動(dòng)員的彈力與運(yùn)動(dòng)員受到的重力是一對(duì)作用力和反作用力D．運(yùn)動(dòng)員受到的摩擦力與賽道受到的摩擦力是一對(duì)平衡力[解析]賽道對(duì)運(yùn)動(dòng)員的彈力垂直于傾斜賽道向上，A錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)員相對(duì)賽道沿賽道下滑，因此賽道對(duì)運(yùn)動(dòng)員的滑動(dòng)摩擦力方向沿賽道斜向上，由牛頓第三定律知，運(yùn)動(dòng)員對(duì)賽道的摩擦力方向沿賽道斜向下，B正確；賽道對(duì)運(yùn)動(dòng)員的彈力與運(yùn)動(dòng)員受到的重力的受力物體都是運(yùn)動(dòng)員，因此不行能是一對(duì)作用力和反作用力，C錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)員受到的摩擦力與賽道受到的摩擦力，互為施力物體和受力物體，是一對(duì)作用力和反作用力，D錯(cuò)誤。4．(2022·江蘇省丹陽(yáng)高級(jí)中學(xué)高三月考)水平儀的主要測(cè)量裝置是一個(gè)內(nèi)部封有液體的玻璃管，液體中有一氣泡，水安靜止時(shí)，氣泡位于玻璃管中心，如圖所示。一輛在水平軌道上行駛的火車車廂內(nèi)水平放置兩個(gè)水平儀，一個(gè)沿車頭方向，一個(gè)垂直于車頭方向。某時(shí)刻，氣泡位置如圖2所示，則此時(shí)關(guān)于火車運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法可能正確的是(B)A．加速行駛，且向左轉(zhuǎn)彎B．加速行駛，且向右轉(zhuǎn)彎C．減速行駛，且向左轉(zhuǎn)彎D．減速行駛，且向右轉(zhuǎn)彎[解析]由題意可知，水安靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣泡位于玻璃管中心，由圖2可以看出：沿車頭方向的氣泡向車頭方向移動(dòng)，當(dāng)火車加速時(shí)，氣泡和液體由于慣性不會(huì)隨火車馬上加速，還會(huì)以原來(lái)的速度運(yùn)動(dòng)，相對(duì)火車向后運(yùn)動(dòng)，由于氣泡密度小于液體密度，所以氣泡在液體作用下就向前運(yùn)動(dòng)，故C、D錯(cuò)誤；垂直于車頭方向的裝置中氣泡處于右端，因原來(lái)火車做直線運(yùn)動(dòng)，氣泡位于中心位置，當(dāng)火車向右轉(zhuǎn)彎時(shí)，氣泡和液體由于慣性不會(huì)馬上隨火車右轉(zhuǎn)，還會(huì)沿直線運(yùn)動(dòng)，所以氣泡和液體就相對(duì)火車向左運(yùn)動(dòng)，由于氣泡密度小于液體密度，所以氣泡在液體的作用下相對(duì)中心位置向右運(yùn)動(dòng)；所以此時(shí)刻火車應(yīng)是加速運(yùn)動(dòng)且向右轉(zhuǎn)彎，故A錯(cuò)誤，B正確。5．如圖所示，質(zhì)量為m的木塊在質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板上以加速度a水平向右加速滑行，長(zhǎng)木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，木塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2，若長(zhǎng)木板仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，則長(zhǎng)木板對(duì)地面摩擦力的大小和方向肯定為(B)A．μ1(m＋M)g，向左 B．μ2mg，向右C．μ2mg＋ma，向右 D．μ1mg＋μ2Mg，向左[解析]對(duì)木塊分析可知受長(zhǎng)木板對(duì)它水平向左的摩擦力Ff1＝μ2mg，由牛頓第三定律可知，木塊對(duì)長(zhǎng)木板的摩擦力向右，大小為Ff1；由于長(zhǎng)木板仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，對(duì)長(zhǎng)木板受力分析可知，受地面對(duì)它的靜摩擦力Ff2，方向向左，F(xiàn)f2＝Ff1＝μ2mg，由牛頓第三定律可知，長(zhǎng)木板對(duì)地面的摩擦力大小為μ2mg，方向向右，故B正確。6．一物體沿傾角為α的斜面下滑時(shí)，恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，若物體以某一初速度沖上斜面，則上滑時(shí)物體加速度大小為(C)A．gsinα B．gtanαC．2gsinα D．2gtanα[解析]對(duì)物體下滑時(shí)進(jìn)行受力分析，如圖(甲)。由于恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，依據(jù)平衡學(xué)問(wèn)得mgsinα＝Ff。物體以某一初速度沖上斜面，對(duì)物體受力分析，如圖(乙)，物體的合力F合＝mgsinα＋Ff＝2mgsinα。依據(jù)牛頓其次定律得a＝eq\f(F合,m)＝2gsinα。7．(2021·山東臨沂期末)在傾角為α的斜面上，帶支架的木板上用輕繩懸掛一小球。木板與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，當(dāng)整體沿斜面下滑且小球與木板及支架相對(duì)靜止時(shí)，輕繩與豎直方向的夾角為β。下列說(shuō)法正確的是(C)A．若μ＝0，則β＝0B．若μ＝tanα，則β＝αC．若0<μ<tanα，則0<β<αD．若0<μ<tanα，則β>α[解析]本題考查整體法和隔離法在牛頓其次定律中的應(yīng)用。設(shè)小球的質(zhì)量為m1，木板及支架的質(zhì)量為m2，把木板、支架和小球看成一個(gè)整體進(jìn)行受力分析，依據(jù)受力狀況可得，沿斜面方向有(m1＋m2)gsinα－f＝(m1＋m2)a，垂直于斜面方向有FN＝(m1＋m2)gcosα，摩擦力f＝μFN，聯(lián)立解得a＝gsinα－μgcosα，若μ＝0，則a＝gsinα，此時(shí)小球沿斜面方向的加速度a＝gsinα，則輕繩的拉力在沿斜面方向的分力為零，此時(shí)β＝α，故A錯(cuò)誤；若μ＝tanα，則a＝gsinα－μgcosα＝0，此時(shí)小球受力平衡，故輕繩的拉力沿豎直方向，大小等于小球的重力，即β＝0，故B錯(cuò)誤；若0<μ<tanα，則小球加速度的取值范圍為0<a<gsinα，可知輕繩對(duì)小球的拉力有沿斜面對(duì)上的分力，且分力小于小球重力沿斜面對(duì)下的分力，可知0<β<α，故C正確，D錯(cuò)誤。8．如圖所示，當(dāng)小車向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物塊M相對(duì)車廂靜止于豎直車廂壁上，當(dāng)車的加速度增大時(shí)(C)A．M受靜摩擦力增大B．M對(duì)車廂壁的壓力減小C．M仍相對(duì)于車廂靜止D．M受靜摩擦力減小[解析]分析M受力狀況如圖所示，因M相對(duì)車廂壁靜止，有Ff＝Mg，與水平方向的加速度大小無(wú)關(guān)，AD錯(cuò)誤；水平方向，F(xiàn)N＝Ma，F(xiàn)N隨a的增大而增大，由牛頓第三定律知，B錯(cuò)誤；因FN增大，物塊與車廂壁的最大靜摩擦力增大，故M相對(duì)于車廂仍靜止，C正確。9．(2021·臨清市高三期末)牛頓在巨著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》里定義“慣性是物質(zhì)固有的屬性，是一種抵制的現(xiàn)象”。物體的慣性可以用其質(zhì)量來(lái)衡量。如圖所示，用a、b兩根相同的輕細(xì)線懸掛兩個(gè)完全相同的物體，下列說(shuō)法正確的是(BC)A．若突然快速向下用力拉下面的物體，細(xì)線a簡(jiǎn)潔先斷B．若突然快速向下用力拉下面的物體，細(xì)線b簡(jiǎn)潔先斷C．若緩慢向下用力拉下面的物體，細(xì)線a簡(jiǎn)潔先斷D．若緩慢向下用力拉下面的物體，細(xì)線b簡(jiǎn)潔先斷[解析]兩物體看成一個(gè)整體，質(zhì)量大，慣性大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難轉(zhuǎn)變，下面的物體質(zhì)量較小慣性小，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)簡(jiǎn)潔轉(zhuǎn)變，所以若突然快速向下用力拉下面的物體，細(xì)線b簡(jiǎn)潔先斷，則A錯(cuò)誤，B正確；向下用力拉下面的物體時(shí)，把兩物體看成一個(gè)整體，質(zhì)量大，慣性大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難轉(zhuǎn)變，上面物體難拉動(dòng)，所以拉力較大，則若緩慢向下用力拉下面的物體，細(xì)線a簡(jiǎn)潔先斷，所以C正確，D錯(cuò)誤。10．(2022·銀川高三模擬)如圖甲所示，水平地面上輕彈簧左端固定，右端通過(guò)滑塊壓縮0.4m后鎖定，t＝0時(shí)解除鎖定釋放滑塊。計(jì)算機(jī)通過(guò)滑塊上的速度傳感器描繪出滑塊的v－t圖像如圖乙所示，其中Oab段為曲線，bc段為直線，傾斜直線Od是t＝0時(shí)的速度圖線的切線，已知滑塊質(zhì)量m＝2.0kg，取g＝10m/s2。則以下說(shuō)法正確的是(BC)A．滑塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3B．滑塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5C．彈簧的勁度系數(shù)為175N/mD．彈簧的勁度系數(shù)為150N/m[解析]依據(jù)v－t圖線的斜率表示加速度，由題中圖像知，滑塊脫離彈簧后的加速度大小a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(1.5,0.55－0.25)m/s2＝5m/s2，由牛頓其次定律得，摩擦力大小為Ff＝μmg＝ma，所以μ＝eq\f(a,g)＝0.5，故A錯(cuò)誤，B正確；剛釋放時(shí)滑塊的加速度為a′＝eq\f(Δv′,Δt′)＝eq\f(3,0.1)m/s2＝30m/s2，由牛頓其次定律得kx－Ff＝ma′，代入數(shù)據(jù)解得k＝175N/m，故C正確，D錯(cuò)誤。11．(2022·福建省武平縣高三月考)某物理愛(ài)好小組在試驗(yàn)室做了如下試驗(yàn)：將一輕彈簧豎直固定在水平桌面上，把物體P輕放在彈簧上端，P由靜止向下運(yùn)動(dòng)，物體的速度v與彈簧的壓縮量x間的關(guān)系如圖中實(shí)線所示。若改用物體Q完成同樣的過(guò)程，其v－x關(guān)系如圖中虛線所示，則(BD)A．Q下落過(guò)程中的平均速度是P的2倍B．Q的質(zhì)量是P的2倍C．P與Q在最低點(diǎn)時(shí)的加速度不相等D．P與Q在最低點(diǎn)時(shí)的加速度相等[解析]Q下落過(guò)程中的最大位移等于P的2倍，由分析知Q下落過(guò)程所用時(shí)間不與P的相等，所以Q下落過(guò)程中的平均速度不等于P的2倍，A錯(cuò)誤；依據(jù)平衡點(diǎn)位置關(guān)系及平衡位置物體的受力分析可得P、Q分別滿足mPg＝kx0，mQg＝k·2x0，可知Q的質(zhì)量是P的2倍，B正確；Q的質(zhì)量是P的2倍，Q在最低點(diǎn)時(shí)的彈簧壓縮量是P的2倍，依據(jù)牛頓其次定律得k·2x0－mPg＝mPaP，k·4x0－mQg＝mQaQ，對(duì)比可知P與Q在最低點(diǎn)時(shí)的加速度相等，C錯(cuò)誤，D正確。12．(2022·安徽高三模擬)如圖所示，一滑塊正從靜止的足夠長(zhǎng)的斜面上勻速下滑，現(xiàn)給滑塊施加一個(gè)豎直向下的力F，并保持力F大小不變，力F的方向緩慢逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)至垂直斜面對(duì)下。在此過(guò)程中，滑塊始終向下運(yùn)動(dòng)，斜面始終保持靜止，則下列說(shuō)法正確的是(ABD)A．滑塊的加速度漸漸增大B．小滑塊受到的摩擦力漸漸增大C．斜面對(duì)地面的壓力漸漸變小D．地面對(duì)斜面的靜摩擦力始終為零[解析]F大小不變，力F的方向緩慢逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)至垂直斜面對(duì)下的過(guò)程中，力F沿斜面對(duì)下的分力漸漸減小，垂直于斜面的分力漸漸增大，則小物塊受到的摩擦力漸漸增大，物體做減速運(yùn)動(dòng)的加速度增大，故AB正確；F的方向緩慢逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)至垂直斜面對(duì)下的過(guò)程中，物塊對(duì)斜面的壓力漸漸增大，則物塊對(duì)斜面的摩擦力漸漸增大，物塊對(duì)斜面的作用力增大，則斜面對(duì)地面的壓力漸漸變大，故C錯(cuò)誤；無(wú)論在小物塊上加上什么方向的力，小物塊對(duì)斜面的壓力與小物塊對(duì)斜面的摩擦力都是以1∶μ的比例增加，則其合力的方向始終豎直向下，斜面便沒(méi)有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，始終對(duì)地面無(wú)摩擦力作用，故D正確。二、非選擇題13.如圖所示，底座A上裝有一根直立桿，其總質(zhì)量為M，桿上套有質(zhì)量為m的圓環(huán)B，它與桿有摩擦。當(dāng)圓環(huán)從底端以某一速度v向上飛起時(shí)，圓環(huán)的加速度大小為a，底座A不動(dòng)，求圓環(huán)在升起和下落過(guò)程中，水平面對(duì)底座的支持力分別是多大？(圓環(huán)在升起和下落過(guò)程中，所受摩擦力大小不變，重力加速度為g)[答案](M＋m)g－ma(M－m)g＋ma[解析]當(dāng)圓環(huán)上升時(shí)，桿給環(huán)的摩擦力方向向下，大小設(shè)為f，則環(huán)給桿的摩擦力方向向上，大小為f，水平面對(duì)底座的支持力大小為N1，則對(duì)圓環(huán)由牛頓其次定律可得mg＋f＝ma對(duì)底座，由平衡條件可得N1＋f－Mg＝0聯(lián)立解得N1＝(M＋m)g－ma當(dāng)圓環(huán)下降時(shí)，桿給環(huán)的摩擦力方向向上，大小設(shè)為f′，則環(huán)給桿的摩擦力方向向下，大小為f′，水平面對(duì)底座的支持力大小為N2，則對(duì)底座，由平衡條件可得Mg＋f′－N2＝0由題意可知f＝f′，聯(lián)立解得N2＝(M－m)g＋ma。14．(2021·廣東汕頭市高三一模)如圖甲所示，一本詞典放置在水平桌面上，詞典的總厚度H＝6cm，總質(zhì)量M＝1.8kg，將一張白紙(質(zhì)量和厚度均可忽視)夾在詞典最深處，白紙距詞典上表面的高度為h＝4cm，如圖乙所示，白紙上下表面與書頁(yè)間，詞典與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝0.3，各接觸面間的最大靜摩擦力可視為等于滑動(dòng)摩擦力，白紙受到的壓力大小等于壓在白紙上方那部分詞典的重力，且詞典的質(zhì)量隨高度均勻分布。用大小合適的水平